في بحث جديد نشر في مجلة هندسة الاتصالات، يؤكد الباحثون أنه من الممكن الاستمرار في استخدام الفحم لتشغيل أجهزتنا الحديثة. ولكن بطريقة أكثر إبداعًا.
وبدلاً من استخدامه كوقود أحفوري لإنتاج الكهرباء، يمكن تحويل الفحم عبر تقنية معالجة جديدة إلى مواد عالية النقاء يمكن استخدامها لبناء مكونات إلكترونية.
ويقول الباحثون إن بحثهم الجديد يمكن أن يكون له آثار كبيرة على صناعة أشباه الموصلات.
الإلكترونيات ثنائية الأبعاد
وعلى خلفية الطلب المتزايد على الإلكترونيات الأسرع والأصغر والأقوى. فإن النتيجة الطبيعية لمثل هذه الجهود هي تطوير أجزاء إلكترونية من مواد متناهية الصغر. ربما سمكها ذرة أو ذرتان فقط.
وقال تشينغ كاو، أستاذ علوم وهندسة المواد: “عادة ما يُعتقد أن الفحم شيء ضخم وقذر. ولكن تقنيات المعالجة التي طورناها يمكن أن تحوله إلى مواد عالية النقاء لا يزيد سمكها عن بضع ذرات”.
بناء الترانزستورات من الفحم
لبناء أجزاء إلكترونية وظيفية من الفحم، يقوم الباحثون أولاً بتحويل فحم الفحم – المادة الصلبة المتبقية بعد حرق غازات الفحم أو إخراجها من الفحم – إلى أقراص كربونية يبلغ حجمها بضعة نانومترات فقط. “نقاط الكربون” هذه هي نوع من النقاط الكمومية، التي لها خصائص إلكترونية فريدة جدًا.
ومن خلال عمليتهم الجديدة. تمكن فريق البحث من تحويل نقاط الكربون هذه إلى رقائق من الكربون غير المتبلور بسمك منخفض يصل إلى 1-2 طبقات ذرية.
تصنيع الترانزستور
تمكن الباحثون أيضًا من دمج طبقات الكربون شبه ثنائية الأبعاد هذه بنجاح في جهازين مختلفين من أجهزة الإلكترونيات النانوية لإثبات المفهوم – الترانزستور والذاكرة.
تم تصنيع الترانزستور. وهو مكون يتحكم في تدفق التيار أو الجهد الكهربي. ويعمل بشكل أساسي كمفتاح في الأنظمة الإلكترونية. من الجرافين شبه المعدني وطبقة الكربون ثنائية الأبعاد المشتقة من الفحم كعازل في المفتاح.
اقرأ أيضا:
تقرير: طاقة الشمس والرياح أرخص من الفحم في عام 2030